Применение стеклянных капилляров с внешним диаметром менее одного микрометра в манипуляторе, изготовленном на основе атомно-силового микроскопа

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Рассмотрены применения стеклянных капилляров с внешним диаметром на их остром конце менее 0.3 мкм в качестве зондов в манипуляторе, созданном на базе атомно-силового микроскопа (АСМ), работающего в динамическом полноконтактном режиме. Исследованы различные аспекты настройки системы обратной связи в данном режиме работы АСМ для корректного получения изображения топографии исследуемого образца. Приведены примеры использования капилляров в качестве зондов для перемещения нановискеров с характерным диаметром 100 нм и чешуек гексагонального нитрида бора (hBN) с характерными размерами от единиц до сотен микрометров. Показана возможность создания и перемещения капель жидкости объемом менее 100 аттолитров.

全文:

受限制的访问

作者简介

А. Жуков

Институт физики твердого тела Российской академии наук

编辑信件的主要联系方式.
Email: azhukov@issp.ac.ru
俄罗斯联邦, 142432, Черноголовка, Московская обл., ул. Академика Осипьяна, 2

С. Чекмазов

Институт физики твердого тела Российской академии наук

Email: azhukov@issp.ac.ru
俄罗斯联邦, 142432, Черноголовка, Московская обл., ул. Академика Осипьяна, 2

И. Лакунов

Институт физики твердого тела Российской академии наук

Email: azhukov@issp.ac.ru
俄罗斯联邦, 142432, Черноголовка, Московская обл., ул. Академика Осипьяна, 2

A. Мазилкин

Институт физики твердого тела Российской академии наук

Email: azhukov@issp.ac.ru
俄罗斯联邦, 142432, Черноголовка, Московская обл., ул. Академика Осипьяна, 2

Н. Баринов

Московский физико-технический институт (Национальный исследовательский университет)

Email: azhukov@issp.ac.ru
俄罗斯联邦, 141701, Долгопрудный, Московская обл., Институтский пер., 9

Д. Клинов

Московский физико-технический институт (Национальный исследовательский университет)

Email: azhukov@issp.ac.ru
俄罗斯联邦, 141701, Долгопрудный, Московская обл., Институтский пер., 9

参考

  1. Hansma P.K., Drake B., Marti O., Gould S.A.C., Prater C.B. // Science. 1989. V. 243. P. 641. https://doi.org/10.1126/science.2464851
  2. Bergner St., Vatsyayan P., Matysik F.-M. // Analytica Chimica Acta. 2013. V. 775. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.aca.2012.12.042
  3. Polcari D., Dauphin-Ducharme Ph., Mauzeroll J. // Chem. Rev. 2016. V. 116. P. 13234. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.6b00067
  4. Zhu Ch., Huang K., Siepser N.P., Baker L.A. // Chem. Rev. 2021. V. 121. P. 11726. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.0c00962
  5. Waghulea T., Singhvi G., Dubey S.K., Pandey M.M., Gupta G., Singh M., Dua K. // Biomedicine & Pharmacotherapy. 2019. V. 109. Р. 1249. https://doi.org/10.1016/j.biopha.2018.10.078
  6. Kolmogorov V.S., Erofeev A.S., Woodcock E., Efremov Y.M., Iakovlev A.P., Savin N.A., Alova A.V., Lavrushkina S.V., Kireev I.I., Prelovskaya A.O., Sviderskaya E.V., Scaini D., Klyachko N.L., Timashev P.S., Takahashi Ya. et al. // Nanoscale. 2021. V. 13. P. 6558. https://doi.org/10.1039/d0nr08349f
  7. Hennig S., Ries J., Klotzsch E., Ewers H., Vogel V. // Nano Lett. 2015. V. 15. P. 1374. https://doi.org/10.1021/nl2025954
  8. Shi X., Qing W., Marhaba T., Zhang W. // Electrochimica Acta. 2020. V. 332. P. 135472. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2019.135472
  9. Izquierdo J., Fernández-Pérez B.M., Eifert A., Souto R.M., Kranz C. // Electrochimica Acta. 2016. V. 201. P. 320. https://doi.org/10.1016/j.electacta. 12.160
  10. Frederix P.L.T.M., Bosshart P.D., Akiyama T., Chami M., Gullo M.R., Blackstock J.J., Dooleweerdt K., de Rooij N.F., Staufer U., Engel A. // Nanotechnology. 2008. V. 19. P. 384004. https://doi.org/10.1088/0957-4484/19/38/384004
  11. Macpherson J.V., Jones C.E., Barker A.L., Unwin P.R. // Anal. Chem. 2002. V. 74. P. 1841. https://doi.org/10.1021/ac0157472
  12. Kolagatla S., Subramanian P., Schechter A. // Nanoscale. 2018. V. 10. P. 6962. https://doi.org/10.1039/C8NR00849C
  13. Betzig E., Finn P.L., Weiner J.S. // Appl. Phys. 1992. Lett. V. 60. P. 2484. https://doi.org/10.1063/1.106940
  14. Жуков А.А., Романова С.Г. // ПТЭ. 2022. № 3. С. 141. https://doi.org/10.31857/S0032816222040085
  15. Zhukov A.A., Stolyarov V.S., Kononenko O.V. // Rev. Sci. Instrum. 2017. V. 88. P. 063701. https://doi.org/10.1063/1.4985006
  16. Voigtlaender B. Atomic Force Microscopy, Nature Switzerland AG: Springer, 2019.
  17. Жуков А.А. // ПТЭ. 2019. № 3. С. 120. https://doi.org/10.1134/S0032816219030303
  18. Frisenda R., Navarro-Moratalla E., Gant P., De Lara D.P., Jarillo-Herrero P., Gorbachev R.V., Castellanos-Gomez A. // Chemical Society Rev. 2018. V. 47. P. 53. https://doi.org/10.1039/C7CS00556C
  19. Castellanos-Gomez A., Buscema M., Molenaar R., Singh V., Janssen L., van der Zant H.S.J., Steele G.A. // 2D Mater. 2014. V. 1. P. 11002. https://doi.org/10.1088/2053-1583/1/1/011002
  20. Ribeiro-Palau R., Zhang Ch., Watanabe K., Taniguchi T., Hone J., Dean C.R. // Sience. 2018. V. 361. P. 690. https://doi.org/10.1126/science.aat6981
  21. Schneider G.F., Calado V.E., Zandbergen H., Vandersypen L.M.K., Dekker C. // Nano Lett. 2010. V. 10. P. 1912. https://doi.org/10.1021/nl102069z
  22. Yankowitz M., Xue J., Cormode D., Sanchez-Yamagishi J.D., Watanabe K., Taniguchi T., Jarillo-Herrero P., Jacquod P., LeRoy B.J. // Nat. Phys. 2012. V. 8. P. 382. https://doi.org/10.1038/nphys2272
  23. Woods C.R., Britnell L., Eckmann A., Ma R.S., Lu J.C., Guo H.M., Lin X., Yu G.L., Cao Y., Gorbachev R.V., Kretinin A.V., Park J., Ponomarenko L.A., Katsnelson M.I., Gornostyrev Y.N. // Nat. Phys. 2014. V. 10. P. 451. https://doi.org/10.1038/nphys2954
  24. Hunt B., Sanchez-Yamagishi J.D., Young A.F., Yankowitz M., LeRoy B.J., Watanabe K., Taniguchi T., Moon P., Koshino M., Jarillo-Herrero P., Ashoori R.C. // Science. 2013. V. 340. P. 1427. https://doi.org/10.1126/science.1237240
  25. Ponomarenko L.A., Gorbachev R.V., Yu G.L., Elias D.C., Jalil R., Patel A.A., Mishchenko A., Mayorov A.S., Woods C.R., Wallbank J.R., Mucha-Kruczynski M., Piot B.A., Potemski M., Grigorieva I.V., Novoselov K.S. et al. // Nature. 2013. V. 497. P. 594. https://doi.org/10.1038/nature12187
  26. Dean C.R., Wang L., Maher P., Forsythe C., Ghahari F., Gao Y., Katoch J., Ishigami M., Moon P., Koshino M., Taniguchi T., Watanabe K., Shepard K.L., Hone J., Kim P. // Nature. 2013. V. 497. P. 598. https://doi.org/10.1038/nature12186
  27. Piner R.D., Zhu J., Xu F., Hong S., Mirkin C.A. // Science. 1999. V. 283. P. 661. https://doi.org/10.1126/science.283.5402.661
  28. Ginger D.S., Zhang H., Mirkin Ch.A. // Angewandte Chemie International Edition. 2004. V. 43. P. 30. https://doi.org/10.1002/anie.200300608

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Resonance curves of the quartz oscillator R(F) for different values ​​of its displacement (h) above the substrate surface. The resonance frequency of the freely oscillating quartz resonator with an attached capillary F = 22,840 Hz is marked by the vertical black line. The optimal frequency for correct operation of the AFM feedback system F = 23,000 Hz is marked by the vertical red line.

下载 (200KB)
索引源数据
3. Fig. 2. a) Result of measuring the relief of the standard calibration grating (TGZ1, NT-MDT SI). b) Profile of the measured relief along the fast scanning direction. The scales in Fig. a and b along the horizontal axis coincide.

下载 (180KB)
索引源数据
4. Fig. 3. a) General view of the substrate and capillary. b) Initial position of InAs nanowhiskers. c) Final position of nanowhiskers. The scales in Fig. b and c are the same. Images a–c were obtained using an optical microscope. d) Final position of nanowhiskers (T-shaped configuration) obtained using a scanning electron microscope.

下载 (286KB)
索引源数据
5. Fig. 4. An example of moving a micron-sized hBN plate using a small-diameter glass capillary. The white corner in the figures marks the initial position of the right edge of the plate. The scales in Fig. a and b are the same.

下载 (171KB)
索引源数据
6. Fig. 5. Stages of the process of moving a large (more than 100 micrometers) hBN plate: a–d – moving the probe under the sheet, e–l – separating the sheet from the surface, m – the hBN sheet lies on the capillary, i.e. is prepared for moving to another place on the given substrate or for transfer to another substrate. The scales in Fig. a–i and Fig. k–m coincide.

下载 (1MB)
索引源数据
7. Fig. 6. a, b) Examples of rotation of a large hBN sheet around the rotation point (black circle). c, d) Examples of parallel movement of a large hBN sheet. The scales in Fig. a and b, as well as in Fig. c and d, are the same.

下载 (542KB)
索引源数据
8. Fig. 7. Example of creating a rotation point of the hBN sheet. The scales in all images are the same.

下载 (651KB)
索引源数据
9. Fig. 8. An example of creating and moving liquid droplets (droplets A and B are marked with arrows) on the surface of the substrate. The scales of the images in both figures are the same.

下载 (191KB)
索引源数据

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».